Des chercheurs de l'Institut Francis Crick ont développé un nouveau modèle de cellules souches du sac amniotique humain mature, qui reproduit le développement des tissus soutenant l'embryon de deux à quatre semaines après la fertilisation. Il s'agit du premier modèle de développement du sac amniotique après deux semaines.
Comme décrit dans la recherche publiée aujourd'hui dans Cellulele nouveau modèle peut être utilisé pour étudier l'origine et la fonction de l'amnion humain et aider à identifier les façons précédemment inconnues que le sac amniotique pourrait soutenir le développement embryonnaire. Il est également prometteur pour les procédures médicales qui utilisent la membrane amniotique.
L'Amnion est une membrane protectrice qui ballons dans un sac contenant du liquide amniotique, qui laisse le corps lorsque les eaux de la mère se cassent avant le travail. Jusqu'à récemment, son rôle majeur était considéré comme entourant et protégeant le bébé, l'amortissant contre les chocs et permettant aux nutriments de passer avant les formes de placenta.
Les chercheurs n'ont pas pu étudier les amnions en détail car les modèles actuels d'embryons de cellules souches ne capturent généralement pas les stades ultérieurs du développement humain et, pour des raisons éthiques, les embryons humains ne peuvent pas être étudiés après quatorze jours.
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Reproduire le sac amniotique
L'équipe du Crick a créé un nouveau modèle 3D – appelé Amnioid post-gastrulation (PGA) – qui ressemble étroitement à l'amnion humain et à d'autres tissus de soutien après la gastrulation (lorsque les cellules de l'embryon s'organisent en couches qui formeront des tissus et des organes). Ils l'ont fait en cultivant des cellules souches embryonnaires humaines dans une série d'étapes avec seulement deux signaux chimiques sur 48 heures, après quoi les cellules se sont organisées dans les couches intérieures et externes de l'amnion.
Une structure en forme de sac s'est formée au jour 10 dans plus de 90% des PGA. Ceux-ci ont progressivement étendu en taille sur 90 jours, sans avoir d'autres signaux. La composition cellulaire dans les modèles a montré une similitude remarquable avec le sac amniotique humain, et le liquide au sein des PGAS imitait le contenu du liquide amniotique humain.
Diaphonie entre l'amnion et l'embryon
En utilisant des techniques de manipulation génétique, les chercheurs ont trouvé un facteur de transcription (un gène qui éteint ou désactivé d'autres gènes) appelée GATA3 a provoqué une altération de la croissance du tissu d'amnion s'il est désactivé dans les PGA.
Inversement, lorsqu'ils ont augmenté GATA3 dans les cellules souches embryonnaires, les cellules ont développé une structure de type sac amniotique sans recevoir d'autres signaux. Ces expériences ont montré que GATA3 est nécessaire pour lancer le développement d'amnion.
Enfin, l'équipe a demandé si les tissus amniotiques aident les cellules embryonnaires à se développer et à spécifier plutôt que de les protéger. Ils ont mélangé des cellules PGA avec des cellules souches embryonnaires qui n'avaient pas été traitées, et ont vu que les cellules non traitées avaient développé des structures de type sac amniotique, montrant que les signaux de l'amnion pouvaient en effet communiquer avec les cellules embryonnaires.
Une nouvelle approche pour les procédures médicales
En raison de ses propriétés régénératives, anti-inflammatoires et antimicrobiennes, la membrane du sac amniotique peut être donnée par des personnes qui ont eu des c sections électives, à utiliser pour des procédures médicales comme la reconstruction de la cornée dans l'œil, la réparation de la doublure utérus ou le traitement des brûlures et des ulcères.
Parce que le tissu transplanté repose sur des dons, l'équipe pense que les PGA pourraient fournir une autre source de membranes amniotiques, qui pourraient même être cultivées à partir de cellules d'un patient.
Les chercheurs travaillent désormais avec l'équipe de traduction de Crick pour explorer le potentiel d'utilisation de PGAS dans la clinique, ainsi que de plonger davantage la compréhension de la communication entre le sac amniotique et les cellules embryonnaires.
Déplacer notre vision de l'amnion
Le développement humain précoce est encore une boîte noire en raison de contraintes éthiques et techniques, mais notre nouveau modèle donne une certaine visibilité pendant cette période critique, sans avoir besoin d'utiliser des embryons humains. Ce travail déplace notre vision de l'amnion comme une simple structure protectrice: il parle activement de l'embryon et favorise sa croissance. Nous sommes également enthousiasmés par le potentiel des PGA comme un moyen rapide, bon marché et évolutif de fournir des membranes amniotiques à des fins médicales. «
Silvia Santos, chef de groupe du Laboratoire quantitatif de biologie des cellules souches du crick et auteur principal
Borzo Gharibi, chercheur en laboratoire principal au laboratoire quantitatif de biologie des cellules souches du crick et premier auteur, a déclaré: « Nous étudions à l'origine comment les cellules embryonnaires forment leur identité, puis nos recherches ont pris une tournure très intéressante, conduisant au développement de la PGAS. Ce modèle reproduit les Amnion humains matures pour la première fois avec le haut de l'amniot de l'amniot, le sacrément humain du sacrément humain du sacrément humain du sacrénais humain du sacrénais humain du sac humain AMNIOTIC HAMIOTIC HAMIMICEM Reproductibilité.
Ce projet a été rendu possible grâce à une collaboration étroite avec les équipes de génomique, de métabolomique et de protéomique du Crick.
